琼州海峡东部水进入北部湾对广西沿海环流的影响

本文通过对琼州海峡东部水域温盐资料和沿岸海洋站同步观测资料的对比发现：夏季，广西涠洲岛盐度变化规律和琼州海峡东部、中部变化规律一致，广西北海略受影响，而远离琼州海峡的龙门和白龙尾两站，则更多反映夏季陆地水文规律。同时，采用琼州海峡多年海流资料和涠洲岛定点站及近期测流站的海流观测资料对比看出，琼州海峡冬夏季余流方向仍然是自东向西。结合数值模拟计算结果，同样得出琼州海峡东部水自东向西进入北部湾的事实。这些温盐分布特征和余流观测结果进一步证实：粤西沿岸流是琼州海峡水向西输运的主要来源，形成粤西沿岸流这种现象的根源在于珠江冲淡水的西向流，它们通过琼州海峡进入北部湾，加强了北部湾北部气旋式环流的形成。夏季，在强的西南风作用下，产生较强北部湾西岸北向沿岸流，促使低盐冲淡水向外海输运，然后在东部涠洲岛附近形成更大范围内气旋式环流。琼州海峡东部水进入北部湾对广西沿海环流影响的研究，直接向琼州海峡冬夏季水体输运方向的传统结论提出了新的挑战。     

南中国海北部对台风的响应

南海北部近岸海域的风暴潮爆发频率高、危害大,其中广东近岸海域每年由于台风遭受的经济损失高居全国之首,因此更好地评估和预测南海近岸对台风的响应过程有着重要意义。本文基于实测数据,利用潮汐风暴潮近似解公式分析了潮汐与风暴潮相互作用在风暴增水中的作用比例和特征。基于FVCOM-SWAVE模型,分析在台风登陆过程中,南海北部区域对不同路径台风的响应,并设计风场气压驱动实验和波流耦合模型实验,探究了南海北部近岸对不同台风的响应过程的成因,分析了波流相互作用对近岸增水过程的影响。结果显示:潮汐风暴潮相互作用会对风暴增水有着重要的调制作用。首先,其会使余水位有着近似潮汐的震荡,振幅约为0.1m-0.2m。其次,在风暴潮模拟中,加入波流相互作用的分析能够明显改善南海西北部近岸风暴增水过程的模拟精度,误差能够提高0.1m左右。最后发现,南海北部区域存在着由台风激发、向西传播的陆架波,路径有两条:一条沿着我国南海沿岸并穿过琼州海峡进行传播,另一条沿着海南岛东侧路径进行传播,其速度大约在2-5m/s左右,并造成水位响应的西边界强化现象。同时,在台风到来时,琼州海峡东西两侧产生较大的水位梯度,西向流通量显著增加,造成大量的海水进入北部湾。     

历年影响广西沿海的热带气旋及其灾害成因分析(英文)

登陆或经过广西沿海的热带气旋是一种严重的自然灾害,每年热带气旋所伴随的大风、大雨、风暴潮等灾害造成沿海地区严重的财产损失或人员伤亡。通过对1950~2012年影响广西沿海的热带气旋的统计分析发现,影响广西沿海的热带气旋数量年际变化明显,最多的年份达9个,最少的年份为0个;热带气旋季节分布具有明显规律性,每年的7、8、9三个月为影响高峰月,其次为6、10月;热带气旋从菲律宾以东洋面进入南海后穿过海南省和雷州半岛再次登陆广西沿海的次数最多,该类热带气旋引起的风暴增水平均值为111.2 cm,到达非登陆台风增水的2.6倍。风暴潮灾害的形成与强台风天气系统、全日大潮、河流下泄洪水直接有关。强台风产生巨浪及降雨,使入海河口水位上升,与风暴潮叠加后产生明显的增水,造成巨大的潮灾。     

历年影响广西沿海的热带气旋及其灾害成因分析

通过对1950-2012年影响广西沿海的热带气旋的统计分析发现,影响广西沿海的热带气旋数量年际变化明显,最多的年份达9个,最少的年份为0个;热带气旋季节分布具有明显规律性,每年的7、8、9三个月为影响高峰月,其次为6、10月;热带气旋从菲律宾以东洋面进入南海后穿过海南省和雷州半岛再次登陆广西沿海的次数最多,该类热带气旋引起的风暴增水平均值为111.2 cm,到达非登陆台风增水的2.6倍。风暴潮灾害的形成与强台风天气系统、全日大潮、河流下泄洪水直接有关。强台风产生巨浪及降雨,使入海河口水位上升,与风暴潮叠加后产生明显的增水,造成巨大的潮灾。     

9711号北上台风演变及暴雨过程的位涡诊断分析

通过对 971 1号台风登陆北上穿过山东造成山东特大暴雨过程的湿位涡的分析 ,并从湿位涡的角度研究了台风演变及山东特大暴雨的形成机制 ,揭示了冷空气在台风演变及暴雨过程中的重要作用。结果表明 :倾斜涡度发展是暴雨产生和台风加强的重要机制之一 ,暴雨产生在 θe线陡立密集区内 ;湿位涡在这次暴雨过程中对流层低层具有 MPV1 <0 ,MPV2 >0的特征 ,此次暴雨产生在负的MPV1等值线密集区中 ;对流层上部及平流层下部高位涡的下传使得低层斜压性增大 ,引起低层的对流稳定度减小 ,促使气旋性涡度发展 ,有利于位势不稳定能量的释放 ,使得暴雨增幅 ,导致台风的加强并演变为温带气旋。     

南海北部台风引起的广西近岸增减水研究

引起广西近岸增减水主要是台风导致的风暴潮所致。受台风影响,北海站42年中最大增水1.45m,最大减水-1.87m。受台风走向影响,广西近海总是先减水后增水。引起广西近海增减水除去台风直接作用外,还有广东沿海陆架波西传的间接作用。西传的陆架波一部分直接穿过琼州海峡进入北部湾,另一部分绕过海南岛以顺时针方式进入北部湾。2001年7月6日,台风"尤特"已在珠江口北岸登陆,可是7月8日却在广西近海普遍引起20cm以上增水。7月2日18时,台风"榴莲"已经在广西登陆,但是西传的陆架波使广西沿岸发生很强的西向流,表层地转流流速接近92cm/s。广西沿岸增减水除去台风直接与间接作用外,还有地形的影响与大气重力波的强化作用。     

琼州海峡中间断面冬季水量输运计算

琼州海峡是海南岛与雷州半岛之间重要交通通道,也是南海与北部湾两个海区水交换通道。最大涨落潮流速位于海峡北部和中部,且涨潮流速小于落潮流速;余流方向从东向西,最大余流位于北部;大潮期间向西输运从而进入北部湾的水体是0.0484Sv,小潮期间向西输运的水体则减少到0.0195Sv。向南的水量输运,大潮期间为0.1001Sv,小潮期间则降到0.0598Sv。向南输运的水量是由于海峡中间存在一个气旋环流引起的。     

入海径流扩散对北部湾北部环流的影响

通过历史调查数据及最新的调查资料分析,结合数值模式计算结果,对入海径流对北部湾北部环流的影响,以及风力驱动下入海径流与来自琼州海峡东部水叠加对环流形成的影响进行深入研究,结果表明,夏季,受西南季风的影响,越南沿岸大量的入海河流低盐水向南扩散并具有很强的势力,低盐水呈舌状分布由北向南扩散至20°N,在北部湾北部构成一个与传统观点不同的环流系统,即为反气旋涡,而中部为气旋式环流,南部为强气旋式环流。冬季,在强劲的东北季风的驱动下,北部湾内形成一个逆时针的环流。同时,研究还发现,琼州海峡东部低温高盐水由东向西进入北部湾,对北部湾北部气旋式环流的形成有重要的贡献。     

1998年冬季南海上层环流诊断计算

基于1998年11月28日至12月27日的调查航次的CTD资料,采用P矢量方法对调查期间南海环流进行了诊断计算,也对比了在此期间TOPEX/ERS卫星高度计SSH的资料,得到了1998年冬季南海上层环流的以下一些重要特征.(1)南海中部环流系统主要特征:在冬季越南近岸出现西边界南向射流.这支沿岸南向射流以东、114°E以西存在一个尺度大的、显著气旋式环流,它位于南自10°N左右北至16°N附近区域.在区域东中部存在一个尺度不大的、较弱的反气旋暖涡.该反气旋涡中心约位于14°N附近.在上述强的气旋式环流涡与较弱的反气旋式环流涡之间,存在一支强的、逆风方向的,即偏东北方向的海流.上述是冬季南海中部基本流态,并与200m处水平温度分布与密度分布有很好的对应.产生上述基本流态的动力原因有两个:1)在偏东北季风作用下,与地形变化相互作用,是本文首次提出的,并指出,其动力原因与冬季黄海暖流形成机制有相似之处;2)由于斜压场与地形的联合效应(JEBAT).(2)在海区南部存在一个反气旋式环流,在加里曼丹岛西北还有一个尺度不大、冷的气旋式涡.(3)南海北部环流系统:1)在吕宋岛西北明显地存在一个气旋环流系统,并有3个冷水中心;2)在此气旋式环流系统的一个冷水中心(约19°30'N,119°30'E)以西,存在一个反气旋式涡;3)在海南岛以南出现一个暖的、反气旋式环流;4)在南海北部,114°E以东、广东沿岸外侧存在一支东北向流.这是管秉贤首次指出的,冬季时出现南海暖流.(4)上述1998年冬季南海上层环流的一些重要特征都与此期间TOPEX/ERS-2卫星高度计SSH分布有较好的相对应.     

北部湾台风风暴潮数值模拟及重点区域风险分析

基于Delft3D模型建立了适用于北部湾海域的台风风暴潮数学模型,同时根据进入北部湾海域67 a(1949—2015年)历史台风资料,采用蒙特卡罗方法随机构造55场台风进行风暴增水计算,并选取受风暴潮影响最严重的铁山港与最频繁的涠洲岛进行了风险分析。结果表明:(1)从铁山湾下侧进入北部湾海域,中心气压为952 h Pa的台风会造成石头埠站风暴增水为3.68 m,达到1 000 a一遇的级别;(2)广西沿岸的风暴增水对经过北部湾海域的台风存在滞后效应;(3)涠洲岛风暴增水普遍较低,但进入北部湾的台风均会在涠洲岛产生风暴潮,因此要做好涠洲岛的防护工程以防止海岸线继续后退。     

北部湾环流和沉积物输运的数值模拟

研究环流和沉积物输运对北部湾的环境保护和资源开发十分重要。本文使用区域海洋模型（ROMS）,研究了北部湾海域的季节环流、沉积物输运以及长期的地形演变过程。展示了湾内冬季和夏季都存在逆时针环流,冬季的风生环流比夏季强的特征。悬沙浓度较大值主要分布在琼州海峡、海南岛西侧海域,以及越南沿岸、雷州半岛沿岸等近岸地区。沉积物在琼州海峡附近表现为在冬季由东向西输运,夏季则相反;在琼州海峡西口处,沉积物全年以西向输运为主。结果显示,北部湾内沉积物输运主要由潮流引起的再悬浮控制。侵蚀和淤积的分布模式为：（1）湾内大部分区域侵蚀淤积不明显,（2）琼州海峡两侧口门附近淤积比较明显,（3）琼州海峡内深槽侵蚀严重,（4）海南岛西侧海域存在侵蚀和淤积交替发生区域。     

夏季粤西沿岸流特征及其产生机制

根据粤西海域漂流瓶的运动轨迹、海流周日定点连续观测结果、温盐大面站调查的资料、船测ADCP的流矢量和卫星遥感SST的综合分析结果发现,夏季珠江口以西的近岸流大部分时间向西运动,它构成琼州海峡东部气旋涡的北翼;向西的沿岸流还有一部分海水通过琼州海峡向西进入北部湾.并不像传统观点认为的那样,琼州海峡冬季余流向西,夏季余流向东.如果西南风强盛,向西的沿岸流方向可以暂时转而向东北.还揭示了粤西海域、琼州海峡和北部湾北部海域夏季沿岸流的重要特征并进行了机制分析.     

Analysis of characteristics and mechanism of current system on the west coast of Guangdong of China in summer

On the basis of data of drifting bottles＇ tracks and the current measured in anchored stations, as well as temperature and salinity observed in cruise investigations and coastal stations, ADCP current data and AVHRR surface sea temperature （SST） data on the western coast of Guangdong, synthetic results of analysis showed that the coastal currents in the west of the mouth of the Zhujiang River were mainly westward in summer, which constituted the north branch of cyclonic gyre in the east of the Qiongzhou Straits. Part of its water flowed westward into the Beibu Gulf through the Qiongzhou Straits. The coastal current pattern was not identical with the traditional current system which flowed westward in the Qiongzhou Straits in winter and eastward in summer. The summertime＇s coastal current was always westward, maybe temporarily turning northeast only when the southwest wind was strong. The important characteristics of coastal current on the western coast of Guangdong, in the Qiongzhou Straits and in the north of the Beibu Gulf were analyzed and their mechanisms also were explained.     

海平面上升对北部湾风暴潮增水影响研究——以 2012 年台风“山神”为例

全球变暖引发的海平面上升将加剧风暴潮增水,进而危及沿海经济发展与社会安全保障。本文基于模型耦合与模型嵌套技术构建北部湾台风风暴潮数值模拟系统,以2012年台风"山神"为天气背景,通过设计7组情景模拟研究未来不同海平面上升背景下北部湾风暴潮增水变化。结果表明:风暴潮期间水位从南向北沿北部湾逐渐涌高,最高水位发生在广西沿岸,达2.4 m以上。天文潮和台风风场拖曳力是形成高水位的主要驱动力,其中天文大潮和最大风场拖曳力对最高水位的贡献率分别约占70%和30%。海平面上升对风暴潮增水的影响具有时空非线性和非均一性特征。其中,潮位波动和波-流耦合效应会改变实际最大增水发生时间,导致钦州湾附近高潮位大致提前1天半,海平面上升1.1 m使得最大风暴潮增水大致提前30 min;未来海平面上升0.66～1.1 m将导致北部湾大部分海域风暴潮增水幅度放大6%～10%,广西沿岸钦州湾和大风江河口出现负增加效应,可能与溺谷海湾地形特征有关。研究结果可为未来北部湾沿岸防御风暴潮灾害提供理论依据。     

北部湾沉积物中重金属元素的地球化学特征及物源初探

本文根据北部湾沉积物岩心样调查结果计算了铜、铅、锌、镉、汞、砷等重金属元素的背景值,并分析了其与南海陆架区和南海全海域沉积物背景值、广西土壤背景值之间的差异.对北部湾表层沉积物中重金属含量及近10 a的变化趋势以及岩心样中重金属元素含量近百年以来的变化趋势综合分析结果表明:北部湾近岸海域沉积物中铜、砷、汞、镉重金属元素含量总体呈增长趋势,北部湾中部海域沉积物中重金属元素含量的年际变化有升有降,至湾口处沉积物中重金属元素的含量基本不变.综合评价结果表明,北部湾近岸沉积物中砷、汞、镉等重金属元素的地球化学特征明显受到广西人类活动的影响.北部湾沉积物中的重金属元素主要来源于人类活动影响下的广西沿岸陆源输入,经由琼州海峡的外部海域物质输入也有贡献.     

用温盐资料研究夏季南海水通过琼州海峡进入北部湾的特征

夏季琼州海峡水交换向来存在两种观点:一种认为在西南风作用下,琼州海峡水交换从西向东;另一种观点则和上述相反。我们通过琼州海峡东部水域温盐分布和沿岸海洋站同步观测资料的对比发现,夏季北部湾的涠州岛盐度变化规律和琼州海峡东部、琼州海峡中部变化规律一致。由此证明,夏季南海水通过琼州海峡进入北部湾的事实。北海略受影响。而远离琼州海峡的龙门和白龙尾两站,则更多反映夏季陆地水文规律。由此证明,夏季南海水通过琼州海峡进入北部湾的事实。     

不同路径台风作用下长江下游沿线风暴增水分布研究

长江口受台风影响严重,台风风暴潮、上游洪峰及天文大潮相遇将致使长江下游至长江口水位暴涨,对沿岸至河口的防汛安全构成严重威胁。基于ADCIRC模型构建东中国海至长江口风暴潮数学模型,模拟9711号台风和0012号台风两场典型台风水位过程。以典型台风为基础构成多种台风路径,分析不同登陆位置和走向对长江沿线风暴增水影响。研究大洪水、不同路径台风、天文大潮共同影响下长江下游沿线风暴增水分布规律。结果表明:登陆位置处于长江口南侧情况下长江河道沿线增水大于正面登陆长江口和北侧登陆型台风;平行于长江河道方向移动的台风造成沿线增水大于斜向穿越长江口的台风,不同台风走向对于风暴增水影响程度小于登陆位置;台风风暴潮、上游洪峰及天文大潮“三碰头”情形下长江沿线增水分布呈单峰型,从大通至江阴不断增大,江阴至中浚维持高位,中浚至口外迅速减小。     

北部湾东北部水团分布及季节变化分析

基于2016年9月—2017年8月北部湾海域棕囊藻调查9个航次的温度、盐度和密度等水文数据,通过K-mean动态聚类分析方法分析了研究海域水团的分布及季节变化过程。根据温盐资料将研究海域的海水类型分为低温高盐的陆架底层水团、陆架表层混合水团和低盐沿岸水团。通过20°10′N断面上多期次的温盐分布特征揭示了北部湾整体上逆时针环流在北部湾东侧陆坡的存在;通过大面水文调查的结果揭示琼州海峡的余流特征,并结合卫星漂流浮标运动轨迹揭示了珠江冲淡水对研究海区水团分布的影响。本研究丰富了对北部湾东北部水团分布和季节变化的认知,对研究该海域赤潮发生、发展规律有指导意义。